(57)【要約】【課題】低動作電流、低動作電圧、低アスペクト比でかつ高温で安定動作可能な半導体レーザ素光子を提供すること。【解決手段】少なくとも半導体基板上に順次第１導電型クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層、第２導電型クラッド層、及びメサ部を有する半導体レーザ素子において、前記第１クラッド層内に、前記活性層から０．１〜０．５μｍ離れた位置に、該第１導電型クラッド層よりも屈折率の低い第１導電型低屈折率層２６を設ける。この場合、前記第１導電型低屈折率層２６の厚さは０．１μｍ以上０．４μｍ以下とするとよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に少なくとも第１導電型クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層及び第２導電型クラッド層を順次有する半導体レーザ素子において、前記第１導電型クラッド層内に、前記活性層から０．１μｍ以上０．５μｍ以下離れた位置に、該第１導電型クラッド層よりも屈折率の低い第１導電型低屈折率層を設けるとともに、前記第１導電型クラッド層の屈折率を前記第２導電型クラッド層の屈折率よりも大きくしたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
半導体基板上に少なくとも第１導電型クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層及び第２導電型クラッド層を順次有する半導体レーザ素子において、前記第１導電型クラッド層内に、前記活性層から０．１μｍ以上０．５μｍ以下離れた位置に、該第１導電型クラッド層よりも屈折率の低い第１導電型低屈折率層を設けるとともに、前記第１導電型クラッド層の屈折率を前記第２導電型クラッド層の屈折率よりも大きくした半導体レーザ素子であって、前記第１導電型低屈折率層の厚さが０．１μｍ以上０．４μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子が、前記第２導電性クラッド層の表面に、少なくともメサ部と、該メサ部の周囲に光非吸収性材料からなる電流阻止層とを有し、電流通路の屈折率差で横モードを制御する実屈折率導波型素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子がＡｌＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
少なくとも以下の（１）〜（６）の工程をすることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
（１）半導体基板上に少なくとも
（ａ）第１導電型第１クラッド層、
（ｂ）前記第１導電型第１クラッド層よりも屈折率が低い第１導電型低屈折率層、
（ｃ）前記第１導電型低屈折率層よりも屈折率が高く、０．１μｍ以上０．５μｍ以下の厚さを有する第１導電型２クラッド層、
（ｄ）第１光ガイド層、
（ｅ）活性層、
（ｆ）前記第１光ガイド層と同一組成かつ同一厚さの第２光ガイド層、
（ｇ）前記第１導電型第２クラッド層よりも屈折率が低い第２導電型第１クラッド層、
（ｈ）第２導電型ストップ層、
（ｉ）第２導電型第２クラッド層、
（ｊ）第２導電型コンタクト層、
（ｋ）第２導電型キャップ層、及び、
（ｌ）ＳｉＯ２膜、
を順次形成する工程、
（２）前記ＳｉＯ２膜をエッチングして、メサストライプ部に対応するＳｉＯ２膜をパターンニングする工程、
（３）前記パターンニングされたＳｉＯ２膜をマスクとしてエッチングによりメサストライプを形成する工程、
（４）前記（３）の工程でエッチングにより取り除いた部分に電流阻止層を形成する工程、
（５）前記ＳｉＯ２膜を除去して第２導電型キャップ層を露出する工程、
（６）前記第２導電型キャップ層の表面及び前記半導体基板底面にそれぞれ電極を形成する工程。
【請求項６】
前記（ｂ）工程における第１導電型低屈折率層の厚さを０．１μｍ以上０．４μｍ以下としたことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子をＡｌＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザ素子としたことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ−Ｒなどの光情報端末機器等の光源として使用するための半導体レーザ素子及びその製造方法に関し、特に低動作電流、低動作電圧、低アスペクト比でかつ高温で安定動作可能な半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【従来の技術】
半導体レーザは、小型軽量、高効率、高応答速度、広い波長選択性等の優れた特性を有していることから、光ディスク、光通信、レーザプリンタ等の分野への導入が盛んに進められており、特にＤＶＤ−Ｒなど高密度光ディスクの書き込みにはＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザが用いられている。このＤＶＤ−Ｒ等の書き込みに要求されるスペックとしては、高出力であることに加えて、低動作電流、低動作電圧、低アスペクト比、高温での安定動作があげられる。
このようなＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子の一例としては、例えば図４に示したようなダブルへテロ構造を有する半導体レーザ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体レーザ素子５０は、
（１）ＧａＡｓ基板１１上に、
（２）第１導電型ＧａＩｎＰバッファ層１２、
（３）第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１３、
（４）アンドープＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層１４、
（５）ＧａＩｎＰ歪量子井戸活性層１５、
（６）アンドープＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層１６、
（７）第２導電型第１ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１７、
（８）第２導電型ＧａＩｎＰストップ層１８、
（９）第２導電型第２ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１９、
（１０）第２導電型ＧａＩｎＰコンタクト層２０、
（１１）第２導電型ＧａＡｓ層２１、
を順次積層し、エッチングによりストップ層１８より上部にメサストライプを形成してそのエッチングにより取り除いた部分に
（１２）電流阻止層２２の埋め込み成長を行い、さらに、
（１３）第２導電型ＧａＡｓ層２１上に第２導電側電極２３を、
（１４）第１導電型ＧａＡｓ層１１の底部に第１導電側電極２４を、
それぞれ設けた構成を有している。
このＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子５０においては、電流阻止層２２として非吸光性の低屈折率の材料を用いて、メサストライプと電流阻止層２２の屈折率差によって光の横方向の閉じ込めを行うようになしているが、低アスペクト比化のためには電流通路に存在する光をある程度メサ側に広げる必要がある。しかし、低動作電圧化のためにはメサの高さを低く抑える必要があり、また、メサ上部での光の吸収を抑えるためには逆にメサ側にあまり光が広がらないようにする必要がある。
光をメサ側に広げる場合には２つの方法が考えられる。すなわち、１つは光を偏りなく広げる方法であり、クラッド層の屈折率を下げる等によって行うことができるが、この方法を用いると光密度が必要以上に下がり、高温での安定動作が得られなくなる。もう１つは、ある程度屈折率の分布をメサ側に傾ける方法であるが、単一組成のクラッド層では、クラッド層の屈折率を下げると垂直広がり角が大きくなって低アスペクト比が得られない他、メサ側に傾きすぎると光吸収が大きくなりすぎるという問題が発生する。
このような相反する特性を満たすためには、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子５０の第１導電型クラッド層１３が単一組成の場合、多くの制限がある。例えば、光をあまりメサ側に引っ張れない場合は電流阻止層２２を歪量子井戸活性層１５に近づける必要が生じ、また、横モードの安定化のためにメサの幅を狭くした場合には、電流が十分に広がらないので、高温での安定動作が得られない。
一方、高温でも高出力可能な半導体レーザ素子として、活性層の両側に設ける光ガイド層においてｎ側の光ガイド層の膜厚をｐ側の光ガイド層の膜厚よりも厚くするか、もしくはｎ側のみに光ガイド層を設けた非対称ＳＣＨ構造（光キャリア分離閉じ込め構造：Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とし、さらに活性層及び光ガイド層からなる導波層の平均の屈折率と同程度の屈折率を持つ高屈折率層をｎクラッド層内部に設けた構造の半導体レーザ素子が下記特許文献２に開示されている。
そこで、本発明の理解のために、下記特許文献２に開示されている半導体レーザ素子６０を図５を用いて説明するが、図４に記載されている半導体レーザ素子５０と同一の機能の構成については同一の符号を付与することとする。この半導体レーザ素子６０は、
（１）ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、
（２）ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、
（３）ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１３、
（３’）ｎ型（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐ高屈折率層６１（膜厚６０ｎｍ）、
（３”）ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層６２（膜厚２０ｎｍ）、
（４）アンドープ（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐ光ガイド層１４（膜厚４０ｎｍ）、
（５）歪量を１．５％導入した膜厚１３ｎｍのアンドープＧａ０．３１Ｉｎ０．６９Ｐ活性層１５、
（６）アンドープ（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐ光ガイド層１６（膜厚５ｎｍ）、
（７）ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１７、
（８）ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐストップ層１８、
（９）ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層１９、
（１０）ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐバッファ層２０、及び
（１１）ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１、
を順次積層し、次いで、エッチングによりストップ層１８より上部にメサストライプを形成してその側部に
（１２）ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２２の埋め込み成長を行い、さらに、
（１３）ｐ型ＧａＡｓ層２１上にｐ側電極２３を、
（１４）ｎ型ＧａＡｓ基板１１の底部にｎ側電極２４を、
それぞれ設けた構成を有している。
このような構成の半導体レーザ素子６０は、ｎ型クラッド層１３とアンドープ光ガイド層１４との間に設けられたｎ型高屈折率層６１及びｎ型バリア層６２の存在のために、レーザ内部の導波モードがｎ型クラッド層１３側にシフトされているので、活性層１５よりも禁制帯域幅が広くレーザ光に対して透明な光ガイド層１４を中心に導波することになり、レーザ端面近傍での光吸収による熱の発生を低減することができ、活性層近傍の温度上昇が抑えられるために高出力化を達成でき、さらに、比較的抵抗率が高いｐ型クラッド層への光漏れが少なくなるので、ｐ型クラッド層を薄くしてもｎ型電流阻止層２２での光吸収による導波損失は起こらず、閾値電流値を３０〜４０ｍＡと低く保ったまま素子抵抗及び熱抵抗の低減を図れるという効果を奏するとされている。
【特許文献１】
特開平０５−０４１５６０号公報（特許請求の範囲、段落［００１４］〜［００１９］、図１〜図４）
【特許文献２】
特開平５−２４３６６９号公報（特許請求の範囲、段落［０００１］、［０００４］、［０００８］〜［００１１］、［００１５］）
しかしながら、この半導体レーザ素子６０は、レーザ内部の導波モードがｎ型クラッド層１３側にシフトされているために、光強度が最も強い中心位置が活性層１５の中心からずれ、所定の光出力を得るための閾値電流値は高くなる方向にずれてしまう。したがって、前記半導体レーザ素子６０の所定の光出力を得るための閾値電流値、すなわち動作電流値は依然として大きく、しかも動作電圧特性は実質的に改善されていない。
そこで、本発明者は、従来の半導体レーザ素子の低動作電流化及び低動作電流化を目的として種々実験を重ねた結果、活性層の両側に設けられた光ガイド層の厚みを同一にするが、クラッド層の組成をｐ型側及びｎ型側で差を付けることにより、上記特許文献２に開示されている半導体レーザ素子６０の非対称ＳＣＨ構造によるものと同様に、光が基板側に偏った効果を得ると同時に、前記半導体レーザ素子６０の場合とは逆に基板側のクラッド層内の所定位置に所定幅で該クラッド層よりも低屈折率の層を設けて光を活性層側に適度に引き戻すと、光が基板側と活性層側に適度に分散され、垂直広がり角を大きくすることなく光をメサ側に寄せることができるようになり、横モードの安定化と低アスペクト比を両立させながら低動作電流化を達成することができることを見出し、加えて、低動作電圧化のためにはメサ上部の面積を大きくする必要があるが、前述のように本質的に光が基板側に偏った設計にするとともにメサ部の高さを低くすることにより、メサ上部の面積を大きくすることができ、しかも、メサ上部での影響を少なくして光吸収が大きくなるのを最小限に抑えることができるようになり、十分な低電圧動作化を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、低動作電流、低動作電圧、低アスペクト比でかつ高温で安定動作可能な半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。
本発明の第１の態様によれば、半導体基板上に少なくとも第１導電型クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層及び第２導電型クラッド層を順次有する半導体レーザ素子において、前記第１導電型クラッド層内に、前記活性層から０．１μｍ以上０．５μｍ以下離れた位置に、該第１導電型クラッド層よりも屈折率の低い第１導電型低屈折率層を設けるとともに、前記第１導電型クラッド層の屈折率を前記第２導電型クラッド層の屈折率よりも大きくした半導体レーザ素子が提供される。
このような構成の半導体レーザ素子であれば、前記第１導電型クラッド層の屈折率を前記第２導電型クラッド層の屈折率よりも大きくしたことにより半導体レーザ素子内の光を基板側へ引っ張ることができるとともに、前記低屈折率層の存在により光を活性層側に適度に引き戻すことができるため、動作電流値（閾値電流値）を小さくすることができ、しかも低アスペクト比のレーザ光が得られ、高温域でも安定に動作する半導体レーザ素子が得られる。
また、第１導電型低屈折率層の前記活性層からの距離は、０．５μｍを超えるとメサ側に光が広がる効果が非常に小さく、また、０．１μｍ未満では逆にメサ上部での光吸収がクラッド層の屈折率を下げたのと同様に大きくなり、しかも、基板側に光が広がる効果の方が高くなって活性層の光密度も下がってしまい、高温時の安定動作が得られなくなるため、０．１μｍ以上０．５μｍ以下が好適である。
係る態様においては、前記第１導電型低屈折率層の厚さを０．１μｍ以上０．４μｍ以下とすることが好ましい。この第１導電型低屈折率層の厚さが０．１μｍ未満では、上述の効果は非常に小さく、実用上意味をなさず、また、０．４μｍを超えると垂直広がり角に関してクラッド層そのものの屈折率を下げるのと同程度に広がってしまうため、好ましくない。
さらに、係る態様においては、前記半導体レーザ素子が、前記第２導電性クラッド層の表面に、少なくともメサ部と、該メサ部の周囲に光非吸収性材料からなる電流阻止層とを有し、電流通路の屈折率差で横モードを制御する実屈折率導波型素子となすことが好ましい。このような構成となせば、メサ下部の幅（リッジ幅）が同一の場合でも、メサ部の高さを低くできるので、結果的にメサ上部の面積を大きくすることができ、動作電圧が低い半導体レーザ素子が得られる。
なお、係る態様の半導体レーザ素子は、ＤＶＤ−Ｒなどの光情報端末機器等で多く使用されているＡｌＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザ素子となすことができる。
さらに、本発明の第２の態様によれば、少なくとも以下の（１）〜（６）の工程をする半導体レーザ素子の製造方法が提供される。
（１）半導体基板上に少なくとも
（ａ）第１導電型第１クラッド層、
（ｂ）前記第１導電型第１クラッド層よりも屈折率が低い第１導電型低屈折率層、
（ｃ）前記第１導電型低屈折率層よりも屈折率が高く、０．１μｍ以上０．５μｍ以下の厚さを有する第１導電型２クラッド層、
（ｄ）第１光ガイド層、
（ｅ）活性層、
（ｆ）前記第１光ガイド層と同一組成かつ同一厚さの第２光ガイド層、
（ｇ）前記第１導電型第２クラッド層よりも屈折率が低い第２導電型第１クラッド層、
（ｈ）第２導電型ストップ層、
（ｉ）第２導電型第２クラッド層、
（ｊ）第２導電型コンタクト層、
（ｋ）第２導電型キャップ層、及び、
（ｌ）ＳｉＯ２膜、
を順次形成する工程、
（２）前記ＳｉＯ２膜をエッチングして、メサストライプ部に対応するＳｉＯ２膜をパターンニングする工程、
（３）前記パターンニングされたＳｉＯ２膜をマスクとしてエッチングによりメサストライプを形成する工程、
（４）前記（３）の工程でエッチングにより取り除いた部分に電流阻止層を形成する工程、
（５）前記ＳｉＯ２膜を除去して第２導電型キャップ層を露出する工程、
（６）前記第２導電型キャップ層の表面及び前記半導体基板底面にそれぞれ電極を形成する工程。
係る製造方法を採用すれば、容易に前記第１の態様の半導体レーザ素子を製造することができる。なお、前記低屈折率層の上下に設けられている第１導電型第１クラッド層及び第１導電型第２クラッド層の組成は、両者ともに前記第１導電型低屈折率層の屈折率よりも高ければ、同じであっても異なっていてもよい。この場合、活性層に近い第１導電型第２クラッド層の屈折率は、第２導電型第１クラッド層の屈折率より高く、光ガイド層１４の屈折率よりも低い方がよい。
係る態様においては、前記第１の態様の半導体レーザ素子の場合と同じく、前記（ｂ）第１導電型低屈折率層の厚さを０．１μｍ以上０．４μｍ以下とすることが好ましく、また、ＡｌＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザ素子の製造方法として採用することができる。
以下、本発明の具体例を実施例及び比較例を用いて説明する。
（実施例１及び比較例１）
実施例１に係る半導体レーザ素子１０としては、第１導電型をｎ型としたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を以下の工程により作成した。すなわち、図１に示すように、減圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、
（１）ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、
（２）０．３μｍのｎ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐバッフア層１２、
（３）２．０μｍのｎ型（Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１３、
（３’）０．２μｍの本発明の低屈折率層であるｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層２６、
（３”）０．３μｍのｎ型（Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層２７、
（４）０．０２μｍのアンドープ（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ光ガイド層１４、
（５）Ｇａ０．４５Ｉｎ０．５５Ｐ／（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる歪量子井戸（ＴＱＷ）活性層１５、
（６）０．０２μｍのアンドープ（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ光ガイド層１６、
（７）０．２５μｍのｐ型（Ａｌ０．６６Ｇａ０．３４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１７、
（８）０．００５μｍのｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐエッチングストップ層１８、
（９）１．０μｍのｐ型（Ａｌ０．６６Ｇａ０．３４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層１９、
（１０）０．１μｍのｐ型Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層２０、
（１１）ｐ型ＧａＡｓキャップ層０．３μｍ、
を順次積層する。なお、以上の例では、ｎ型半導体層はＳｉドープにより、また、ｐ型半導体層はＺｎドープにより製造した。
次にＳｉＯ２膜を蒸着し、フォトリソグラフィーによりストライプ上のＳｉＯ２膜を加工し、それをマスクとしてエッチングにより幅約０．２５μｍのメサストライプを形成した。その後、再度減圧ＭＯＣＶＤ法により前記エッチングで取り除いた部分に選択的に、
（１２）０．４μｍのＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ電流阻止層２２、
（１２’）０．６μｍのＳｅドープＧａＡｓ電流阻止層２２’、
を積層し、次いでＳｉＯ２膜を取り除いた後、
（１３）メサ上部にＰ側電極（Ｃｒ−Ａｕ）、及び、
（１４）基板側のＮ側電極（Ｃｒ−Ｓｎ−Ａｕ）、
を順次形成することにより作製した。
なお、この実施例１の場合、ｎ型（Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる第１クラッド層１３及び第２クラッド層２７の間に設けられているｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）０．５Ｉ．５Ｐ層からなるｎ型低屈折率層２６の厚さは０．２μｍであり、この低屈折率層２６の活性層１５からの距離は、第１光ガイド層の厚さが小さく無視できるため、実質的に０．３μｍとなっている。また、ｐ型（Ａｌ０．６６Ｇａ０．３４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１７の屈折率は、ｎ型（Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる第１クラッド層１３及び第２クラッド層２７の屈折率よりも小さくなっている。
一方、比較例１に係る半導体レーザ素子３０として、図２に示したように、実施例で使用した低屈折率層であるｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層２６及びｎ型（Ａｌ０．８２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２７を設けず、同一水平広がり角（同一屈折差）を得るためにｎ型クラッド層としてｎ型（Ａｌ０．６３５Ｇａ０３６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１３のみを使用した以外は実施例１と同様に形成して作製した。
この場合、得られた実施例１に係る半導体レーザ１０の特性を比較例１に係る半導体レーザ３０の特性と比較すると、温度特性はほとんど同一であるが、アスペクト比は比較例１に係る半導体レーザ素子３０が２．２であるのに対し実施例１に係る半導体レーザ素子１０の場合は１．７と大幅に低減され、さらに同一出力を得るための動作電流は、実施例１の方がメサ上部で光の損失が少ないために約５％低減できた。
なお、ｎ型（Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる第１クラッド層１３及び第２クラッド層２７の間に設けられているｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層からなるｎ型低屈折率層２６は、厚さ０．１μｍ未満では、上述の効果は非常に小さく、実用上意味をなさない。また、０．４μｍを超えると垂直広がり角に関してクラッド層そのものの屈折率を下げるのと同程度に広がってしまうため、その厚さは０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲であることが望ましい。
また、前記ｎ型低屈折率層２６の活性層１５からの距離は、０．５μｍを超えるとメサ側に光が広がる効果が非常に小さく、また、０．１μｍ未満では逆にメサ上部での光吸収がクラッド層の屈折率を下げたのと同様に大きくなり、しかも、基板側に光が広がる効果の方が高くなって活性層の光密度も下がってしまい、高温時の安定動作が得られなくなるため、０．１μｍ以上０．５μｍ以下が好適である。
さらに、本実施例１及び比較例１では、第１電流阻止層２２にＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いたが、Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体材料を使用してもよい。
なお、本実施例１では、ｎ型第１クラッド層１３及びｎ型第２クラッド層２７として同一組成のものを使用したが、両者共にｎ型低屈折率層２６よりも屈折率が高ければ同様の作用・効果を奏するので、両者の組成は異なっていてもよい。この場合、活性層に近いｎ型第２クラッド層２７の屈折率はｐ型第１クラッド層１７の屈折率より高く、かつ光ガイド層１４の屈折率よりも低い方が良好な効果が得られる。
（実施例２及び比較例２）
実施例２及び比較例２として、半導体レーザ素子のメサ部の幅（リッジ幅）Ｌのみを種々変化させてメサ上部の面積を変え、他の条件は実施例１及び比較例１と同様にして各種半導体レーザ素子を作製し、その際のリッジ幅Ｌと所定の光出力を得るための動作電圧Ｖｏｐとの関係を測定した。この結果を図３に示した。図３の記載から明らかなように、基板側のクラッド層中に屈折率の低い層を挟み込んだ実施例２にかかる半導体レーザ素子の動作電圧Ｖｏｐは、同じリッジ幅では比較例２のものよりも低くなっていることが確認できた。
【効果】
以上述べたように、本発明によれば、クラッド層中に屈折率の低い層を挟みこむことで、低動作電流、低動作電圧、低アスペクト比でかつ高温で安定動作可能な半導体レーザ素光子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の構造を示す図である。
【図２】比較例１に係る半導体レーザ素子の構造を示す図である。
【図３】実施例２及び比較例２に係る半導体素子のメサ部の幅（リッジ幅）Ｌと動作電圧Ｖｏｐとの関係を示すグラフである。
【図４】従来例の半導体レーザ素子の構造を説明する図である。
【図５】非対称ＳＣＨ構造を有する従来例の半導体レーザ素子の構造を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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